橡胶改性环氧增韧与增柔.docVIP

橡胶改性环氧的增韧和增柔 (2012-02-05 11:10:39) 标签： 环氧增韧 增柔 丁腈橡胶 ctbn 活性稀释剂 分类： 技术分享 在环氧行业，对于橡胶改性剂的增韧性能有很大误解，很多人认为，因为是橡胶改性的产品，所以当其添加到环氧体系中，应该增加体系的柔性（flexibility）和粘弹性（elasticity）。这是不正确的，CVC公司有一系列牌号HyPox的产品均是橡胶改性产品，包括几种： RA 840，RA 1340，RF 1320，RF 1341，RF 928，RF 933，RM 20，RM 22，RK 84 但这些橡胶改性剂并非增加体系的柔性和粘弹性，它们主要是在固化过程中，发生相分离，在第一相中形成微小的橡胶集束，从而改进体系的韧性。材料的整体力学性能，如压缩强度/模量，玻璃化转变温度，都显示第一相的特征。第二相在体系中，通过吸收微裂纹发展，从而提高体系的韧性。这种橡胶增韧效果可以在未加填料的体系中观察到，由于第二相（橡胶相）的存在，增韧后的体系变得不透明（opaque），如下图所示：左边的样品是未添加橡胶改性剂的体系，右面的样品含15PHR的橡胶改性剂（以100份树脂计） 增韧体系有两个主要的特点： 1. 将吸收更大的能量以使微裂纹扩展 2. 几乎不会牺牲产品的承载能力，如模量，Tg等 增柔体系也会显示出更大的能量，从而扩展微裂纹，但是同时会损失模量和Tg。 下表显示了增柔和增韧体系中性能变化对比： 力学性能 增柔体系 增韧体系 粘弹性 增加 无变化 脆性 大大降低 大大降低 Tg 降低 不变，或稍微降低 模量 降低 无变化 剥离强度 提高 提高 剪切强度 提高 提高 拉伸强度 降低 无变化 弯曲强度 降低 无变化 压缩强度 降低 无变化 耐开裂性能 增强 增强 Erisys GE-36的增柔 Erisys GE-36是一种特殊的增柔剂（活性稀释剂），在不同的固化剂体系中，它显示出不同的增柔特性。由下图外观可见，TETA+Epalloy 7190（普通双酚A环氧）的体系中，GE-36增柔效果非常明显。图中从上至下，GE-36的添加量从0增加到20%。我们之前已经见过RA1340增韧的Epalloy 7190，固化过程中将发生相分离，随着GE-36添加量加大，则不透明程度增加。 另外，也可以通过固化体系的Tg变化中看出其增韧效果。在起到增韧效果的同时，GE-36对Tg变化的影响最小，而增柔剂GE-24，则使体系Tg大大降低。 然而，其他固化剂体系不会产生这种效果。下图中，在同样的增韧树脂体系中，固化剂改为聚醚胺Jeffamine D-230，则固化后没有发生相分离，也没有显示增韧的效果。发生这种区别的原因，可能是由于固化体系中各组分之间溶解性不同造成。 配方体系中增韧剂的相容性 通常，本报告中提到的所以增韧剂和液体环氧树脂（LER，Liquid Epoxy Resin）均相容。这里的相容，是指增韧剂和树脂在充分搅拌均匀后静置，不会发生相分离。但是，酚醛环氧（EPN，Epoxy Phenol Novolac）的相容性则很特殊，它和某些增韧剂相容性差别很大，显示为不相容。我们发现GE-23，24，36和液体EPN（8230，8240，8250）是可以相容的，GE35，GE35H和GS120则和液体EPN不相容。需要指出的是，这种相容性是基于二元体系（树脂+增韧剂）的检测结果。而液体体系中的其他物质，也会对相容性产生影响。为了检测相容性，我们需要混合所有液体原料，充分搅拌后放置一段时间，观察是否有相分离发生。不相容体系，在较高的温度下放置，会加速相分离的发生。 另外，我们需要区分液体体系的不相容（这是我们不希望看到的）和固化过程中发展的相分离。我们在前面提到过，有些体系的相分离是由于固化过程中产生的新成分不溶于体系中而造成。如果我们想对体系增韧，则这种相分离会是我们想看到的。但如果我们的目的是对体系进行增柔，则相分离对我们无益。要分清相分离是否发生，我们需要将各液体组分（不含填料，颜料，触变剂）和固化剂一起搅拌均匀，浇注一个薄膜，让其固化，如果浇注膜是透明的，这说明固化后没有发生相分离，体系的增柔性没有受到影响。如果浇注膜变得不透明或半透明，则说明发生了相分离，体系的柔性也会比理想的差。 不同固化剂对体系柔韧性的影响因素 固化剂的种类和功能差别很大。聚醚胺（D230，D400）和酰胺基胺（如Ancamide 502）的固化体系，比TETA（更高的交联密度）固化体系显示更高的柔韧性。由GE-24改性的，Ancamide 502 vs.TETA固化剂体系，对延伸率和模量的性能影响对比如下图。我们可以看到，TETA固化体系中，随着体系中GE-24用量增加，拉伸强度几乎没有变化，拉伸模量有少量降低。但是用An